Cuộc cách mạng khoa học vật liệu của Stanford với các hạt nano biến hình

Stanford cách mạng hóa khoa học vật liệu với các hạt nano biến hình

bởi Clarence Oxford

Los Angeles CA (SPX) ngày 26 tháng 2024 năm XNUMX

Các nhà nghiên cứu của Đại học Stanford đã đi tiên phong trong việc sử dụng công nghệ in nano 3D để tạo ra các hạt nano có thể mở ra kỷ nguyên mới của vật liệu biến hình. Nghiên cứu, dẫn đầu bởi Trợ lý Giáo sư Wendy Gu thuộc khoa kỹ thuật cơ khí, tập trung vào việc chế tạo các khối tứ diện cắt ngắn Archimedean (ATT), một hình dạng hình học được lý thuyết từ lâu là có khả năng thay đổi pha đáng kể nhưng vẫn khó nắm bắt do những thách thức chế tạo.

Nhóm của Gu đã in thành công hàng chục nghìn hạt này, chúng tự lắp ráp thành các cấu trúc tinh thể có khả năng thay đổi trạng thái nhanh chóng. Những chuyển đổi này giống như cách sản xuất thép tôi luyện hoặc cách phương tiện lưu trữ kỹ thuật số lưu giữ dữ liệu. Ý nghĩa của việc làm chủ các chuyển pha như vậy là những đổi mới to lớn, đầy hứa hẹn trong khoa học kỹ thuật và vật liệu.

Các khối tứ diện cụt Archimedean, được biết đến với khả năng dịch pha, rất khó sản xuất ngoài mô phỏng máy tính. Nhóm của Gu, sử dụng công nghệ in nano 3D, không chỉ đạt được sản lượng mà còn chứng minh được ứng dụng thực tế của các hạt này. Bằng cách kiểm soát chính xác hình dạng của chúng, nhóm nghiên cứu đã mở khóa các cấu trúc hình học mới với các đặc tính vật lý có giá trị.

Nghiên cứu nêu bật hai cách sắp xếp hình học riêng biệt của ATT: mô hình lục giác giống như dãy núi có kích thước nano và cấu trúc gần như kim cương giống như trứng trong thùng carton. Đặc biệt, cấu hình thứ hai là cấu hình được săn lùng trong quang tử học, mở ra nhiều con đường khoa học.

Các vật liệu trong tương lai tận dụng các hạt in 3D này có thể cho phép thay đổi pha nhanh chóng, thuận nghịch thông qua các kích thích bên ngoài như từ trường hoặc dòng điện. Gu hình dung ra các ứng dụng đa dạng, từ lớp phủ tấm năng lượng mặt trời tiết kiệm năng lượng cho đến các giải pháp bộ nhớ máy tính cải tiến. Công việc đang tiến hành nhằm mục đích làm cho các hạt nano này có đặc tính từ tính, mở rộng hơn nữa tiện ích của chúng.

Nghiên cứu của Gu, được trình bày chi tiết trên tạp chí Nature Communications, đánh dấu một bước tiến đáng kể trong ứng dụng thực tế của vật liệu thay đổi pha, có khả năng tác động đến nhiều lĩnh vực khác nhau từ năng lượng đến điện toán.

Báo cáo nghiên cứu:Quan sát trực tiếp sự chuyển pha trong các vi hạt tứ diện bị cắt cụt trong điều kiện giam cầm gần như 2D

Liên kết liên quan

Đại học Stanford

Tin tức Công nghệ Vũ trụ - Ứng dụng và Nghiên cứu